[发明专利]一种制造存储器装置及存储单元的方法

说明书

本申请是分案申请，母案的申请号：201010169870.3，申请日：2010年4月29日，名称：存储器装置及制造、操作该装置的方法。

技术领域

本发明为另一美国申请案的部分延续案，其名称为”Resistance Type Memory Device and Fabrication Method and Operating Method Thereof”，申请号11/695,780，申请日为2007年4月3号，在此提供为参考数据。

本发明主张2008年5月6日申请的美国临时专利申请案第61/050,798号之优先权，其名称为”OPERATION METHOD FOR MULTI-LEVEL SWITCHING OF METAL-OXIDE BASED RRAM”，且纳入本文作为参考。

本发明是关于金属-氧化物为基础的存储装置、制造此种装置的方法及操作此种装置的方法。

背景技术

许多不同的金属-氧化物材料被提出用于具有二极管存取装置的高密度一次性可程序(OTP)存储器之用。金属-氧化物为基础的一次性可程序(OTP)存储器通过施加电压通过金属-氧化物材料所导致此材料的永久电阻变化来进行编程。一代表性具有二极管存取装置的高密度金属-氧化物一次性可程序(OTP)存储器可以参阅美国专利第7053406号。

电性可程序可擦除非易失存储器提供较一次性可程序(OTP)存储器更有弹性的使用，因为储存于其中的数据可以被写入及擦除许多次。当施加可应用于集成电路的电脉冲至金属-氧化物时，有些金属-氧化物的电阻会产生可逆地变化于两个或更多的稳定电阻范围之间，而这类的金属-氧化物正可应用于非易失电阻式随机存取存储器(RRAM)。

晶体管存取装置因此被提出作为金属-氧化物为基础的电性可程序可擦除非易失存储器的驱动器。可参阅美国专利申请第11/955137号。然而，晶体管相较于二极管需要较大的剖面面积，且因此会产生较使用二极管的一次性可程序(OTP)存储器为低的存储器密度。

因此，需要提供一种新的电性可程序可擦除非易失存储器的金属-氧化物存储单元结构，其可以使用二极管存取装置以作为高密度存储装置之用。也需要提供一种制造此种装置的方法其可以适用于大型高密度装置所需的较紧的工艺条件。

发明内容

本发明揭露一种新的电性可程序可擦除金属-氧化物为基础的存储单元结构，其包括使用二极管存取装置以作为高密度存储装置之用。此电性可程序可擦除金属-氧化物为基础的存储单元可以通过使用调整偏压对二极管存取装置顺向偏压以使金属-氧化物存储元件在多个电阻状态之间可逆地改变电阻值。本发明亦揭露制造此种装置的方法。

本发明的一目的为提供一种存储器装置，包括多条字线、多条位线、及多个存储单元位于该多条字线与位线之间。该多个存储单元的存储单元包括一二极管以及一金属-氧化物存储元件可编程至多个电阻状态，其包含一第一电阻状态与一第二电阻状态，该二极管与该金属-氧化物存储元件是沿着一电流路径上电性串联安排，该电流路径介于该多条字线中的一对应字线与该多条位线中的一对应位线之间。此装置还包括偏压电路以施加调整偏压跨越于该多个存储单元中的一个被选取存储单元的该串联安排的该二极管与该存储元件。该调整偏压包含一第一调整偏压以对该被选取存储单元的该二极管顺向偏压及改变该被选取存储单元的该存储元件的该电阻状态自该第一电阻状态至该第二电阻状态。该调整偏压也包含一第二调整偏压以对该被选取存储单元的该二极管顺向偏压及改变该被选取存储单元的该存储元件的该电阻状态自该第二电阻状态至该第一电阻状态。

本发明的另一目的为提供一种制造一存储器装置的方法，包括形成多条字线，其包含具有一第一导电型态的掺杂半导体材料。形成一介电层于该些字线之上及一介层孔阵列于该介电层中以裸露该些字线的一部分。形成多个掺杂半导体区域于该些字线的该裸露部分之内，该多个掺杂半导体区域具有与该第一导电型态相反的一第二导电型态。形成多个金属-氧化物存储元件于该介层孔阵列内，该金属-氧化物存储元件可编程至多个电阻状态，其包含一第一电阻状态与一第二电阻状态。形成多条位线于该多个存储元件之上。